En disséquant la diversité génétique du parasite du paludisme humain le plus mortel – Plasmodium falciparum — des chercheurs de l'Institut européen de bioinformatique de l'EMBL (EMBL-EBI) ont identifié un mécanisme génétique de « copier-coller » qui augmente la diversité génétique du parasite à des échelles de temps accélérées. Cela aide à résoudre un mystère de longue date concernant la raison pour laquelle le parasite présente des points chauds de diversité génétique dans un paysage génétique autrement banal.
Le paludisme se transmet le plus souvent par les morsures de femelles. Anophèle moustiques infectés par P. falciparum Le dernier rapport mondial sur le paludisme indique qu’en 2022, il y a eu environ 249 millions de cas de paludisme et plus de 600 000 décès dus au paludisme dans le monde. 94 % des cas de paludisme et 95 % des décès dus au paludisme se produisent en Afrique, les nourrissons, les femmes enceintes, les voyageurs et les personnes vivant avec le VIH/SIDA étant plus à risque.
La nouvelle étude, publiée dans la revue Biologie PLOSfournit des informations clés sur l’histoire évolutive de P. falciparum grâce à l’analyse de deux gènes codant pour des protéines de surface essentielles à l’évasion immunitaire. Les gènes en question sont DBLMSP et DBLMSP2.
Ces résultats approfondissent notre compréhension de l’évolution du parasite du paludisme et pourraient contribuer à éclairer de nouvelles approches de développement de vaccins, offrant ainsi l’espoir de méthodes de prévention plus efficaces contre une maladie qui continue de toucher des millions de personnes dans le monde.
Génétique copier-coller
Habituellement, la séquence d'un gène d'un individu est héritée de ses parents, mais dans certaines circonstances, une partie d'une séquence de gène peut être copiée entre différents gènes sur la même molécule d'ADN – c'est ce qu'on appelle la conversion génique non allélique. Ce processus a été lié à l’évolution d’importantes familles de gènes, notamment ceux impliqués dans le fonctionnement du système immunitaire humain.
L'une des découvertes clés de cette étude est que la conversion génétique a lieu entre le P. falciparum DBLMSP et DBLMSP2 et entraîne une diversité génétique accrue au sein des protéines de surface du parasite. Étant donné que ces protéines sont exposées à notre système immunitaire et interagissent avec celui-ci, elles constituent des cibles potentielles pour les vaccins, et une compréhension plus complète de leur diversité génétique pourrait être très utile pour la conception de vaccins.
« La découverte de la génétique 'copier-coller' dans l'ADN du paludisme révèle l'impact d'un mécanisme évolutif sous-estimé », a déclaré Brice Letcher, chercheur postdoctoral au Laboratoire de biologie et de modélisation cellulaire (LBMC, France) et ancien doctorant à l'EMBL. -EBI. « Nous montrons ici que la conversion génétique était une stratégie potentiellement importante derrière la capacité du paludisme à s'adapter et à se développer chez l'homme, y compris éventuellement pour échapper au système immunitaire humain. Comprendre cette flexibilité génétique offre de nouvelles perspectives sur la persistance du paludisme et son adaptation à l'hôte humain. »
Cartographie de la diversité génétique cachée des parasites du paludisme
Toute protéine interagissant avec le système immunitaire est potentiellement une cible vaccinale, mais la connaissance de la diversité génétique mondiale est une condition importante pour le développement d’un vaccin. Par exemple, les vaccins contre la grippe et le SRAS-CoV-2 sont développés sur la base de la connaissance de l’évolution de leurs génomes. Cependant, les points chauds très inhabituels de diversité génétique dans le P. falciparum Les gènes DBLMSP et DBLMSP2 sont si extrêmes que les algorithmes actuels de cartographie des variantes génétiques n'ont pas réussi à les capturer, laissant les chercheurs ignorer une grande partie de la variation de ces gènes.
Pour remédier à ce, les chercheurs ont développé un nouveau logiciel bioinformatique qui utilise des graphiques génomiques et analysé un large échantillon de parasites provenant de 29 pays. Cette nouvelle approche a révélé un large éventail de variantes auparavant cachées, et grâce à celles-ci, ils ont pu démontrer que plusieurs événements de conversion génétique s'étaient produits. Ces nouvelles variantes, disponibles en téléchargement sur le site Web lié à l'étude, constituent une ressource précieuse pour la communauté de recherche sur le paludisme.
« Les graphiques génomiques sont une excellente méthode bioinformatique pour nous aider à décoder les paysages génétiques complexes résultant de l'interaction entre les agents pathogènes et les hôtes humains », a déclaré Sorina Maciuca, co-auteur et ancienne doctorante du groupe Iqbal et scientifique des données génomiques à Genomics England. « Ils nous permettent de prendre en compte un spectre plus large de diversité génétique et d'obtenir de nouvelles informations sur la manière dont des agents pathogènes comme P. falciparum évoluer et échapper à nos défenses immunitaires. »
Que sont les graphiques du génome ?
L’approche traditionnelle en génomique consiste à définir un génome de référence et à décrire tout autre génome comme un ensemble de petites différences par rapport à cette référence. Cela ne fonctionne pas bien lorsque les génomes diffèrent trop. Les graphiques génomiques prennent une population de génomes et construisent une référence d’ensemble qui connaît toutes les variations génétiques de l’espèce.
« Cette recherche fournit une carte complète de la diversité génétique de ces deux gènes fascinants dans P. falciparum« , a déclaré Zamin Iqbal, chef de groupe à l'EMBL-EBI et professeur de génomique algorithmique et microbienne à l'Université de Bath. » Nous essayons de comprendre les schémas inhabituels de ces gènes depuis près d'une décennie maintenant, et notre meilleure hypothèse était que les « versions » réellement différentes du gène étaient préservées par la sélection naturelle, pour des raisons inconnues. Nous avons montré ici qu'en fait, ce mécanisme de copie — la conversion du gène — a créé à plusieurs reprises ces différentes « versions » anormales. des gènes. Ces données améliorent non seulement notre compréhension de la biologie du paludisme, mais seront également précieuses pour les chercheurs du monde entier qui étudient ces gènes et leur interaction avec notre système immunitaire.
